根据大爆炸理论，宇宙始于一个皱巴巴的单点。

在20世纪20年代之前，“宇宙的起源”并不存在于我们理解宇宙的字典中。那时，天文学家认为宇宙是不可改变的。我们只知道一个星系和数百万颗可见恒星，这也是我们哈勃体积的范围。

后来，天文学家埃德温·哈勃观察到，由于红移，遥远的星系加速远离彼此，并制定了哈勃定律来解释宇宙的均匀膨胀。红移仅仅意味着一个遥远的天体在多普勒效应的作用下向更长或更红的波长移动。

与此同时，物理学家阿尔伯特·爱因斯坦刚刚提出了广义相对论，它提供了一个由重力塑造的宇宙的有限而均匀的模型。这些努力为未来几十年的一系列新发现和理论奠定了基础。

我们对宇宙的现代科学理解是一张贯穿时间的路线图。这张地图始于哈勃和爱因斯坦，并被大量的光元素和宇宙微波背景辐射等发现所证实。它指向137亿年前的大爆炸。

宇宙形成之初，没有时间，等于0+。只有一个单一的热点，凝聚点——奇点——包含了宇宙中所有的物质。此外，四种基本力(万有引力、电磁力、强力和弱力)统一成一种力。这个被称为普朗克周期的统一周期持续10-43秒。然后宇宙以比光速更快的速度膨胀，从亚原子到高尔夫球大小几乎是一瞬间的事。科学家称之为宇宙的膨胀。

宇宙在超热的亚原子粒子洪流中向外膨胀。大爆炸后三秒钟，空冷却到足以让这些粒子形成元素。大约3亿年后，恒星和星系也形成了。(关于这些初始步骤的更多细节，请阅读“生活的大爆炸理论”。

大爆炸理论为宇宙起源提供了最好的模型，但它不是唯一的理论。例如，稳态理论模拟了一个密度均匀的宇宙，由于新物质的不断产生，宇宙似乎正在膨胀。然而，1965年宇宙微波背景的发现进一步削弱了后者的正确性，因为宇宙微波背景辐射本质上是早期宇宙膨胀的辐射特征。

说明:宇宙微波背景辐射温度各向异性在角度尺度上的能谱(多极矩)。显示的数据来自WMAP(2006)、AC Bar (2004)、Boomerang (2005)、CBI(2004)和VSA(2004)仪器。理论模型(实线)也被显示。

热原模型表明宇宙的形成是由于第四维两个独立宇宙的碰撞。大反弹的理论表明，我们的宇宙已经陷入了大爆炸和大爆炸的永恒循环。

说明:此图列出了不同时期研究这一现象的设备和结果。自上而下依次为彭齐亚斯和威尔逊时期、科贝时期、西马普时期和眼镜蛇/桑巴时期。

你可以把这些理论和模型看作是对宇宙未知秘密的猜测。我们可以确定我们在宇宙中的确切位置，因此他们的一些理论可以为观察宇宙提供足够的观察方向。

说明:FIRAS仪器在COBE上观测到的宇宙微波背景辐射谱是最准确的黑体辐射谱性质。即使图像被放大，误差范围也非常小，并且观察到的数据不能与理论曲线区分开来。

宇宙微波背景(CMB，CMBR)，在大爆炸宇宙学中，是早期宇宙的残余电磁辐射，也称为“残余辐射”。背景辐射是微弱的宇宙背景辐射，它充满了宇宙空。因为它是宇宙中最古老的电磁辐射，可以追溯到宇宙重组的时代，所以它是早期宇宙的重要数据来源。使用传统的光学望远镜，恒星和星系之间的空空间(背景)是完全黑暗的。

插图:图片来自WMAP对宇宙微波背景辐射的观测。

然而，一个足够灵敏的射电望远镜会显示出微弱的背景噪声，或者几乎各向同性的辉光，这与任何恒星、星系或其他物体都没有关系。这种辉光在无线电频谱的微波区域最强。1964年，美国无线电天文学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊发现了宇宙微波背景辐射。这一意想不到的发现是20世纪40年代开始的工作的高潮，并为两位发现者赢得了1978年诺贝尔物理学奖。

作者罗伯特·兰姆

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